日本发明了涡轮增压,为什么大多数日本车都不用涡轮增压发动机?

2021-11-16汽车427

给你一个标准答案·瑞士发明涡轮增压器汽车阵营中有两个车系的用户粘性很高,高到为了给品牌贴金而无知无耻的程度;比如德国发明了某某技术并应用多少年,日本发明了某某技术却不使用等等。其中比较有代表性有托森差速器和涡轮增压器,前者实际为美国人托森发明、后为格里森公司生产;但因主要用于四驱车所以关注度不高,那么涡轮增压技术究竟是谁发明的呢?

最早的涡轮增压技术雏形要追溯到1885年,迪塞尔发动机有没有听过,或者是狄赛尔循环?感觉是很陌生的,其实它就是一种往复循环式的柴油发动机。这台机器最早使用了压缩空气的方式提升扭矩,严格来说也算是增压技术。不过真正成熟的涡轮增压器是1905年瑞士工程师-波西博士发明,它是真正使用废气驱动涡轮实现增压的空气压缩机。

涡轮增压器的真正应用是在1914年一战爆发之后,第一批应用压缩技术的发动机以战斗机的星型发动机为主;比较早应用的有美军的B17、德军的FW190,通过该技术实现的是发动机功率提升40%左右。

而汽车真正的应用从来不是德国或日系汽车,因为在二战后的德国和日本汽车工业基本都被摧毁殆尽,德国用了几十年才恢复元气,直到80年代开始进军亚太市场才真正迎来了转机;然而说白了还是需要它的供应链建设经验才给予其一定的市场支持,否则德系车怕是早已凉凉了。因为整个欧洲的汽车品牌在早期体量最大的美国汽车市场玩不转,日本汽车工业至今还是北美市场廉价车的生产基地——最早给汽车装上涡轮增压器的是通用旗下的奥兹莫比尔,该品牌的车也是第一批装备AT(4挡)变速箱的车。

在奥兹莫比尔应用之后,这种技术其实还没有得到应用,原因正是日系车至今还很少使用的原因、第二节再解析;早期的增压技术主要用于赛车,直到1973年出现石油危机之后才开始广泛应用。而此时应用增压技术的品牌是以巴依尔-BMW(合资车翻译为宝马),以及瑞士的萨博为主,不过萨博先后被通用和北汽收购了;现在比较流行的高压喷射、增压中冷,以及巴依尔引以为傲的单涡轮双涡管技术都是萨博发明,至此涡轮增压机才成为主流。

那么为什么日系汽车很少使用这种发动机呢?

【成本和技术】是核心因素

日本汽车工业在二战后非常依赖美国技术的支持,很多知名车型也都是山寨美系车,这就决定了日本很难打造出高水平的发动机;其次日本工业是习惯性且有传承的造假,从材料到技术参数都能假,在这种工业体系中想要造出优秀的发动机也是痴人说梦。但日系车里也不是没有增压机,比如本田的地球梦系列知名度就很高,但是它的机油增多和乳化的质量缺陷也非常严重。

涡轮增压技术其实就是用废气驱动涡轮,涡轮带动压气机部分的叶轮压缩空气;空气被压缩后会提升单位体积内的氧浓度,以此实现“富氧燃烧”。

燃油燃烧的本质是氧化还原反应,固定量的燃油与氧浓度越高的空气混合,反应燃烧的速度就会越快;那么通过压缩技术提高空气氧浓度,等量的燃油以更充分的燃烧状态则能释放出更多的热能、转化机械能的根本就是热能——自然吸气发动机无法让燃油充分燃烧,增压技术可以提高比例但也无法达到绝对充分状态,不过总还是有很大提升的。

只是瞬间释放出的热能过多则必然会提高燃烧室的温度和压力,温度的标准可以参考下图,常压标准海拔的空气氧浓度是20.94%。

涡轮增压让内燃机的运行温度和压力都大幅提升,这就等于制造工艺和材料标准都会有很大幅度的提升,差一点的材料在这种压力环境中都会产生严重的磨损或老化,油气分离、冷却循环等等技术标准也会大幅提升。

提升的首先是制造成本,其次是技术要求。

日本是个资源严重匮乏的弹丸之地,对于工业产品的成本控制非常极端;所以它流行的车型是K-car,在其他市场看似标准正常的车在日本本土市场都算是奢侈品。于是日本车企也就善于制造低成本的自然吸气发动机,久而久之则在内燃机技术领域落后了。

综上所述,日系汽车不使用涡轮增压技术的原因就是这样了,现在看来首先是技术问题,其次是成本控制;不过重点还是日系车企普遍都精于市场营销,能把低成本的、落后的自然吸气发动机卖出与涡轮增压车相同的价格,为什么还有投入巨大的研发成本去搞发动机呢?

其实涡轮增压机“很难搞”,早期的欧系车偏爱这种技术,但至今其主流品牌都有严重的烧机油或渗机油等问题,BBA一个不例外;目前看来足够省心的是国产涡轮增压机,在一样极限的压榨性能的前提下,最起码没有各种各样的通病。

编辑:天和Auto-汽车科学岛

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